Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » PDF-файлы » Thermodynamics, Heat Transfer, And Fluid Flow. V.1. Thermodynamics

Thermodynamics, Heat Transfer, And Fluid Flow. V.1. Thermodynamics, страница 16

PDF-файл Thermodynamics, Heat Transfer, And Fluid Flow. V.1. Thermodynamics, страница 16 Термодинамика (8630): Книга - 4 семестрThermodynamics, Heat Transfer, And Fluid Flow. V.1. Thermodynamics: Термодинамика - PDF, страница 16 (8630) - СтудИзба2017-06-17СтудИзба

Описание файла

PDF-файл из архива "Thermodynamics, Heat Transfer, And Fluid Flow. V.1. Thermodynamics", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "термодинамика" из 4 семестр, которые можно найти в файловом архиве МАИ. Не смотря на прямую связь этого архива с МАИ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "термодинамика" в общих файлах.

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст 16 страницы из PDF

This is given by:qr = To ∆s in units of Btu/lbm,(1-37)where To is the average heat sink temperature of 520°R. The available energy (A.E.) for theCarnot cycle may be given as:A.E. = qs - qr.(1-38)Substituting equation 1-37 for qr gives:A.E. = qs - To ∆sin units of Btu/lbm.(1-39)and is equal to the area of the shadedregion labeled available energy inFigure 28 between the temperatures1962° and 520°R. From Figure 28 itcan been seen that any cycle operatingat a temperature of less than 1962°Rwill be less efficient. Note that bydeveloping materials capable ofwithstanding the stresses above1962°R, we could greatly add to theenergy available for use by the plantcycle.From equation 1-37, one can see whythe change in entropy can be definedas a measure of the energy unavailableto do work.

If the temperature of theheat sink is known, then the change inentropy does correspond to a measureof the heat rejected by the engine.Rev. 0Figure 28Page 85Carnot CycleHT-01SECOND LAW OF THERMODYNAMICSThermodynamicsFigure 29 Carnot Cycle vs. Typical Power Cycle Available EnergyHT-01Page 86Rev. 0ThermodynamicsSECOND LAW OF THERMODYNAMICSFigure 29 is a typical power cycle employed by a fossil fuel plant. The working fluid is water,which places certain restrictions on the cycle. If we wish to limit ourselves to operation at orbelow 2000 psia, it is readily apparent that constant heat addition at our maximum temperatureof 1962°R is not possible (Figure 29, 2’ to 4).

In reality, the nature of water and certainelements of the process controls require us to add heat in a constant pressure process instead(Figure 29, 1-2-3-4). Because of this, the average temperature at which we are adding heat isfar below the maximum allowable material temperature.As can be seen, the actual available energy (area under the 1-2-3-4 curve, Figure 29) is less thanhalf of what is available from the ideal Carnot cycle (area under 1-2’-4 curve, Figure 29)operating between the same two temperatures. Typical thermal efficiencies for fossil plants areon the order of 40% while nuclear plants have efficiencies of the order of 31%. Note that thesenumbers are less than 1/2 of the maximum thermal efficiency of the ideal Carnot cycle calculatedearlier.Figure 30 shows a proposed Carnot steam cycle superimposed on a T-s diagram.

As shown, ithas several problems which make it undesirable as a practical power cycle. First a great deal ofpump work is required to compress a two phase mixture of water and steam from point 1 to thesaturated liquid state at point 2. Second, this same isentropic compression will probably resultin some pump cavitation in the feed system. Finally, a condenser designed to produce a twophase mixture at the outlet (point 1) would pose technical problems.Figure 30 Ideal Carnot CycleRev. 0Page 87HT-01SECOND LAW OF THERMODYNAMICSThermodynamicsEarly thermodynamic developments were centered around improving the performance ofcontemporary steam engines.

It was desirable to construct a cycle that was as close to beingreversible as possible and would better lend itself to the characteristics of steam and processcontrol than the Carnot cycle did. Towards this end, the Rankine cycle was developed.The main feature of the Rankine cycle, shown in Figure 31, is that it confines the isentropiccompression process to the liquid phase only (Figure 31 points 1 to 2). This minimizes theamount of work required to attain operating pressures and avoids the mechanical problemsassociated with pumping a two-phase mixture. The compression process shown in figure 31between points 1 and 2 is greatly exaggerated*.

In reality, a temperature rise of only 1°F occursin compressing water from 14.7 psig at a saturation temperature of 212°F to 1000 psig.Figure 31 Rankine Cycle* The constant pressure lines converge rapidly in the subcooled or compressedliquid region and it is difficult to distinguish them from the saturated liquid linewithout artificially expanding them away from it.In a Rankine cycle available and unavailable energy on a T-s diagram, like a T-s diagram of aCarnot cycle, is represented by the areas under the curves. The larger the unavailable energy,the less efficient the cycle.HT-01Page 88Rev. 0ThermodynamicsSECOND LAW OF THERMODYNAMICSFigure 32Rankine Cycle With Real v.s.

IdealFrom the T-s diagram (Figure 32) it can also be seen that if an ideal component, in this case theturbine, is replaced with a non-ideal component, the efficiency of the cycle will be reduced. Thisis due to the fact that the non-ideal turbine incurs an increase in entropy which increases the areaunder the T-s curve for the cycle. But the increase in the area of available energy (3-2-3’,Figure 32) is less than the increase in area for unavailable energy (a-3-3’-b, Figure 32).Figure 33 Rankine Cycle Efficiencies T-sRev. 0Page 89HT-01SECOND LAW OF THERMODYNAMICSThermodynamicsThe same loss of cycle efficiency can be seen when two Rankine cycles are compared (see Figure33).

Using this type of comparison, the amount of rejected energy to available energy of onecycle can be compared to another cycle to determine which cycle is the most efficient, i.e. hasthe least amount of unavailable energy.An h-s diagram can also beused to compare systems andhelp determine theirefficiencies.Like the T-sdiagram, the h-s diagram willshow (Figure 34) thatsubstituting non-idealcomponents in place of idealcomponents in a cycle, willresult in the reduction in thecycles efficiency.This isbecause a change in enthalpy(h) always occurs when workis done or heat is added orremoved in an actual cycle(non-ideal).This deviationFigure 34 h-s Diagramfrom an ideal constant enthalpy(vertical line on the diagram)allows the inefficiencies of the cycle to be easily seen on a h-s diagram.Typical Steam CycleFigure 35 shows a simplified version of the major components of a typical steam plant cycle.This is a simplified version and does not contain the exact detail that may be found at mostpower plants.

However, for the purpose of understanding the basic operation of a power cycle,further detail is not necessary.The following are the processes that comprise the cycle:HT-011-2:Saturated steam from the steam generator is expanded in the high pressure (HP)turbine to provide shaft work output at a constant entropy.2-3:The moist steam from the exit of the HP turbine is dried and superheated in themoisture separator reheater (MSR).3-4:Superheated steam from the MSR is expanded in the low pressure (LP) turbine toprovide shaft work output at a constant entropy.Page 90Rev.

0ThermodynamicsSECOND LAW OF THERMODYNAMICS4-5:Steam exhaust from the turbine is condensed in the condenser in which heat istransferred to the cooling water under a constant vacuum condition.5-6:The feedwater is compressed as a liquid by the condensate and feedwater pumpand the feedwater is preheated by the feedwater heaters.6-1:Heat is added to the working fluid in the steam generator under a constantpressure condition.Figure 35Typical Steam CycleThe previous cycle can also be represented on a T-s diagram as was done with the ideal Carnotand Rankine cycles.

This is shown in Figure 36. The numbered points on the cycle correspondto the numbered points on Figure 36.It must be pointed out that the cycle we have just shown is an ideal cycle and does not exactlyrepresent the actual processes in the plant. The turbine and pumps in an ideal cycle are idealpumps and turbines and therefore do not exhibit an increase in entropy across them. Real pumpsand turbines would exhibit an entropy increase across them.Rev. 0Page 91HT-01SECOND LAW OF THERMODYNAMICSFigure 36ThermodynamicsSteam Cycle (Ideal)Figure 37 is a T-s diagram of a cycle which more closely approximates actual plant processes.The pumps and turbines in this cycle more closely approximate real pumps and turbines and thusexhibit an entropy increase across them.

Additionally, in this cycle, a small degree of subcoolingis evident in the condenser as shown by the small dip down to point 5. This small amount ofsubcooling will decrease cycle efficiency since additional heat has been removed from the cycleto the cooling water as heat rejected.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5258
Авторов
на СтудИзбе
420
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее